J. Phys. France 41, 1335-1352 (1980)
DOI: 10.1051/jphys:0198000410110133500

Two-level-systems in spin glasses : a dynamical study of the magnetizations below TG, application to CuMn systems

J.J. Prejean et J. Souletie

Centre de Recherches sur les Très Basses Températures , C.N.R.S., B.P. 166X, 38042 Grenoble, France

Abstract
A model of distributions of thermally activated two-level-systems (T.L.S.) which imposes itself on the basis of the observed relaxations of the magnetization and of the energy, allows, without further assumptions, to predict or to justify the main features of the hysteresis of spin glasses. We discern the processes where the temperature is varied at constant field which lead to a quasi equilibrium from the isothermal processes which lead to a non-equilibrium situation whose description involves classical laws (Rayleigh's laws) in terms of a reduced temperature T/TG. T G as any characteristic temperature in the problem is a function of the time t of the measurement : $$. Energetic considerations fix a higher limit Tc to the domain where this scaling, characteristic of a glass transition, is valid, which permits to reconcile the apparently contradictory data which report a frequency dependent susceptibility maximum in some systems, a frequency independent one in others. It is the existence of well characterized distributions of T.L.S. which is important rather than the microscopical description of the objects themselves which are hidden behind the T.L.S. concept. This is the disorder which is responsible for the character of the distributions hence for the generality of the model.

Résumé
Un modèle de distributions d'états à deux niveaux thermiquement activés qui s'impose sur la base des relaxations de l'aimantation et de l'énergie qu'on observe expérimentalement, permet sans autre hypothèse de prédire ou de justifier l'essentiel des phénomènes d'hystérésis dans les verres de spin. On distingue les processus où la température est variée à champ fixe qui conduisent à un état d'équilibre pratique du système et les processus isothermes qui conduisent à une situation hors équilibre et dont la description met en jeu des lois classiques (lois de Rayleigh) en fonction d'une variable réduite T/TG où TG comme toute température caractéristique du problème est une fonction du temps t de mesure. Des considérations énergétiques fixent une limite supérieure Tc au domaine où ce scaling caractéristique d'une transition vitreuse est valable, ce qui permet de concilier les résultats apparemment contradictoires qui font état d'un maximum de la susceptibilité dépendant de la fréquence dans certains systèmes, indépendant de la fréquence dans d'autres. C'est l'existence de distributions bien caractérisées des états à deux niveaux qui est importante plutôt que la description microscopique des objets eux-mêmes cachés derrière le concept d'états à deux niveaux. C'est le désordre qui impose leur caractère aux distributions d'où la généralité du modèle.

PACS
7540 - Critical-point effects, specific heats, short-range order.
7560E - Magnetization curves, hysteresis, Barkhausen and related effects.

Key words
copper alloys -- magnetic hysteresis -- magnetisation -- manganese alloys -- spin glasses